La decorazione in stucco dell'interno, eseguita nel 1619 da Pietro Solari su probabile disegno di Girolamo Rainaldi, sottolinea l'articolazione degli spazi interni. In stucco oro e bianco sono i motivi decorativi (conchiglie, festoni, cherubini, Angeli) e le paraste, poste ai lati degli archi d'accesso alle cappelle, sulle quali corre l'architrave. La copertura a volta ospita i riquadri con gli affreschi realizzati nel 1618 - 1620 da Antonio Viviani di Urbino.